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原文传递用于测量气体浓度的传感器

专利名称：	用于测量气体浓度的传感器
摘要：	本公开涉及一种用于测量环境空气样本中的目标气体的气体浓度的传感器。传感器包括第一气敏组件(110)、第二气敏组件(120)和一个或多个加热元件(135)，该第一气敏组件(110)包括设置在第一对测量电极(160)之间的第一气敏层(111)，该第二气敏组件(120)包括设置在第二对测量电极(161)之间的第二气敏层(121)，该一个或多个加热元件(135)用于加热第一气敏层(111)和第二气敏层(121)。第一气敏层和第二气敏层包括金属氧化物半导体。第一气敏组件(110)被配置为测量第一浓度带中的、目标气体的气体浓度，第二气敏组件(120)被配置为测量第二浓度带中的、目标气体的气体浓度。根据实施例，传感器被配置为在相应的过渡状态中运行以测量第一浓度带和测量第二浓度带。过渡状态位于扰动状态和饱和状态之间。过渡状态的特征在于对目标气体的灵敏度高于扰动状态和饱和状态对目标气体的灵敏度。本公开的其他方面涉及相应的方法、计算机程序产品和电子设备。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	瑞士;CH
申请人：	盛思锐股份公司
发明人：	S·巴尔奇;D·埃格利;P·杜蒙德
专利状态：	有效
申请日期：	2018-03-29T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-19T00:00:00+0800
申请号：	CN201880022975.0
公开号：	CN110476059A
代理机构：	隆天知识产权代理有限公司
代理人：	石海霞;金鹏
分类号：	G01N27/12(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	瑞士施泰法
主权项：	1.一种用于测量环境空气样本中的目标气体的气体浓度的传感器，所述传感器包括：第一气敏组件(110)，包括设置在第一对测量电极(160)之间的第一气敏层(111)，所述第一气敏层包括金属氧化物半导体；第二气敏组件(120)，包括设置在第二对测量电极(161)之间的第二气敏层(121)，所述第二气敏层包括金属氧化物半导体；一个或多个加热元件(135)，被配置为加热所述第一气敏层(111)和第二气敏层(121)；其中，所述第一气敏组件(110)被配置为测量第一浓度带中的目标气体的气体浓度；并且所述第二气敏组件(120)被配置为测量第二浓度带中的目标气体的气体浓度；其中，所述传感器被配置为在相应的过渡状态中运行以测量第一浓度带和测量第二浓度带，所述过渡状态位于扰动状态和饱和状态之间，其中，所述过渡状态的特征在于对目标气体的灵敏度高于扰动状态和饱和状态对目标气体的灵敏度。 2.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述第一气敏层和第二气敏层的一个或多个层参数被配置为在相应的过渡状态中运行传感器以测量第一浓度带和测量第二浓度带。 3.根据权利要求1或2所述的传感器，其中，所述第一气敏层的电阻-浓度曲线的斜率和所述第二气敏层的电阻-浓度曲线的斜率在所述过渡状态中比在所述饱和状态和扰动状态中更大。 4.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述传感器被配置为以连续的方式测量所述第一浓度带和第二浓度带中的气体浓度。 5.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述第一气敏组件被配置为在第一浓度带中检测第一阈值浓度；并且所述第二气敏组件被配置为在第二浓度带中检测第二阈值浓度。 6.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述第一气敏层(111)和第二气敏层(121)包括n掺杂金属氧化物半导体材料；并且所述传感器被配置为测量氧化目标气体的浓度。 7.根据权利要求6所述的传感器，其中，所述氧化目标气体是臭氧或二氧化氮。 8.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述第一气敏层(111)和第二气敏层(121)包括p掺杂金属氧化物半导体材料；并且所述传感器被配置为测量还原目标气体的浓度。 9.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述第一气敏组件和第二气敏组件在至少一个层参数方面不同，所述层参数从由以下组成的组选择：所述第一气敏层(111)和第二气敏层(121)的厚度；所述第一气敏层(111)和第二气敏层(121)的形态，特别是，所述第一气敏层(111)和第二气敏层(121)的孔隙率；所述第一气敏层(111)和第二气敏层(121)的材料，特别是，添加到同一基材中的不同添加剂；以及所述第一气敏层(111)和第二气敏层(121)的相应运行温度。 10.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述第一气敏层(111)具有第一厚度，所述第二气敏层(121)具有第二厚度，所述第二厚度不同于第一厚度；所述第一厚度和第二厚度以使得所述传感器在过渡状态中运行以检测第一阈值浓度和检测第二阈值浓度的方式被选择，所述过渡状态位于扰动状态和饱和状态之间，其中，所述过渡状态的特征在于对目标气体的灵敏度高于扰动状态和饱和状态对目标气体的灵敏度。 11.根据权利要求2所述的传感器，其中，所述层参数从由以下组成的组选择：所述第一气敏层(111)和第二气敏层(121)的厚度；所述第一气敏层(111)和第二气敏层(121)的形态，特别是，第一气敏层(111)和第二气敏层(121)的孔隙率；所述第一气敏层(111)和第二气敏层(121)的材料，特别是添加到同一基材中的不同添加剂；以及所述第一气敏层(111)和第二气敏层(121)的相应运行温度。 12.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述传感器包括第一运行模式，所述第一运行模式被配置为同时运行第一传感器组件(110)和第二传感器组件(120)。 13.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中所述传感器包括第二运行模式，所述第二运行模式被配置为仅运行所述第一气敏组件(110)或仅运行所述第二气敏组件(120)。 14.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中所述第一气敏层(111)和第二气敏层(121)的厚度在100nm和5000nm之间。 15.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述传感器配置成以预定的反应性运行所述第一气敏组件和第二气敏组件。 16.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述传感器被配置为经由一个或多个反应性控制参数提供过渡状态的微调，特别是，通过所述第一气敏层和第二气敏层的运行温度来微调所述过渡状态，特别是，通过选择所述第一气敏层(111)和第二气敏层(121)的相应电阻率-反应性曲线的平坦区域(920)来微调所述过渡状态。 17.一种用于测量环境空气样本中的目标气体的气体浓度的方法，所述方法包括：设置第一气敏组件(110)，所述第一气敏组件(110)包括布置在第一对测量电极(160)之间的第一气敏层(111)，所述第一气敏层包括金属氧化物半导体；设置第二气敏组件(120)，所述第二气敏组件(120)包括设置在第二对测量电极(161)之间的第二气敏层(121)，所述第二气敏层包括金属氧化物半导体；由第一气敏组件(110)测量第一浓度带中的目标气体的气体浓度；以及由第二气敏组件(120)测量第二浓度带中的目标气体的气体浓度；在相应的过渡状态中运行传感器以测量第一浓度带和测量第二浓度带，所述过渡状态位于扰动状态和饱和状态之间，其中，所述过渡状态特征在于对目标气体的灵敏度高于扰动状态和饱和状态。 18.一种用于运行根据权利要求1-16中任一项所述的传感器的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括具有在其中实施的程序指令的计算机可读存储介质，所述程序指令由所述传感器执行以使传感器执行包括以下步骤的方法：由第一气敏组件(110)测量第一浓度带中的目标气体的气体浓度；以及由第二气敏组件(120)测量第二浓度带中的目标气体的气体浓度。 19.一种电子设备，包括根据权利要求1-16中任一项所述的传感器。
所属类别：	发明专利